Κορονοϊός: Πώς θα είναι η επόμενη παραλλαγή (long read)

Το γονιδίωμα του κορονοϊού έχει μήκος 30.000 βάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι ο αριθμός των πιθανών συνδυασμών μεταλλάξεων, είναι τεράστιος. Μάλιστα, ο αριθμός αυτός υπερβαίνει κατά πολύ τον αριθμό των ατόμων στο γνωστό σύμπαν.

Για να απεικονίσουν αυτους τους πιθανούς συνδυασμούς, οι επιστήμονες δημιουργούν ένα «προσαρμοστικό τοπίο», έναν υπερδιάστατο χώρο με κορυφές και κοιλάδες. Στην εξελικτική βιολογία, τα τοπία καταλληλότητας ή προσαρμοστικά τοπία χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση της σχέσης μεταξύ γονότυπων και αναπαραγωγικής ικανότητας. Όσο περισσότερες ψηλές κορυφές ανακαλύπτει ο κορονοϊός, τόσο πιο αποτελεσματικός είναι στο να μολύνει τους ανθρώπους. Για να προβλέψουν οι ερευνητές τη μελλοντική πορεία του κορονοϊού, θα πρέπει να γνωρίζουν την τοπογραφία ολόκληρου του προσαρμοστικού τοπίου.

«Στην πραγματικότητα δεν ξέρουμε ποιες κορυφές υπάρχουν εκεί έξω. Για παράδειγμα, δεν ξέραμε ότι η κορυφή Όμικρον ήταν εκεί έξω», λέει η Σάρα Όττο, εξελικτική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας στον Καναδά.

Η συντριπτική πλειονότητα των μεταλλάξεων ή θα μειώσει τη μεταδοτικότητα του ιού (κοιλάδες) ή δεν θα έχει καμία επίδραση (κορυφογραμμές). Ωστόσο, θα υπάρχει ένα πολύ μικρό ποσοστό θα είναι κορυφές. Δεν ξέρουμε πόσο υψηλές είναι αυτές οι κορυφές ή πόσο συχνά εμφανίζονται. Όταν άρχισε να κυριαρχεί η Δέλτα, φαινόταν ότι θα εκτόπιζε όλες τις άλλες παραλλαγές.

«Πίστευα ότι η επόμενη παραλλαγή θα προερχόταν από τη Δέλτα», λέει η Κάτια Κέλλε, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Emory, σε συνέντευξή της στο περιοδικό The Atlantic. Τότε όμως εμφανίστηκε η Όμικρον σε μια μακρινή κορυφή, σε μια κατεύθυνση που κανείς δεν είχε σκεφτεί να κοιτάξει.

Η επόμενη παραλλαγή μπορεί να μας εκπλήξει ξανά. Θα μπορούσε, για παράδειγμα, να γίνει πιο μολυσματική ή πιο μεταδοτική. Σίγουρα θα βρει νέους τρόπους να ξεφύγει από τα αντισώματα που έχουμε αναπτύξει και ο ιός θα συνεχίσει να βρίσκει αυτές τις κορυφές.

Το προσαρμοστικό τοπίο αναδιαμορφώνεται συνεχώς καθώς αυξάνεται η ανοσία του πληθυσμού είτε μέσω του εμβολιασμού είτε μέσω της μόλυνσης από άλλες παραλλαγές. Παρόλα αυτά, είναι εξαιρετικά απίθανο ο ιός να μεταλλαχθεί τόσο πολύ ώστε να μηδεντιστεί η ανοσία έναντι σοβαρής μόλυνσης. Το αν οι μελλοντικές παραλλαγές θα εξακολουθούν να προκαλούν τεράστιους αριθμούς λοιμώξεων, θα εξαρτηθεί από την ταχύτητα εξέλιξης του ιού και από την αντοχή της ανοσίας μας μετά από επανειλημμένες εκθέσεις σε αυτόν.

Οι παραλλαγές του κορονοϊού εξακολουθούν να μας εκπλήσσουν επειδή τα εξελικτικά του άλματα δεν μοιάζουν με τίποτα άλλο που έχουμε δει στο παρελθόν. Η παραλλαγή Όμικρον διαθέτει περισσότερες από 50 μεταλλάξεις με περισσότερες από 30 μόνο στην πρωτεΐνη ακίδα της. Από τους τέσσερις εποχικούς κορονοϊούς που προκαλούν το κοινό κρυολόγημα, δύο συσσωρεύουν μόνο 0,3 ή 0,5 προσαρμοστικές μεταλλάξεις ετησίως στην πρωτεΐνη ακίδα τους. Ο τρίτος δεν φαίνεται να αλλάζει καθόλου, ενώ για τον τέταρτο οι ερευνητές δεν έχουν αρκετά μακροπρόθεσμα δεδομένα. Ο ιός της γρίπης μπορεί να κάνει μεγάλα άλματα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αναδιάταξη, η οποία μπορεί να προκαλέσει πανδημίες (όπως έκανε ο Η1Ν1 το 2009), αλλά η εποχική γρίπη παρουσιάζει κατά μέσο όρο μόνο μία ή δύο αλλαγές το χρόνο στην πρωτεΐνη-ακίδα της, εξηγεί η Κέλλε.

Υπάρχουν τρεις πιθανές εξηγήσεις γιατί η εξέλιξη του SARS-CoV-2 μοιάζει τόσο διαφορετική από εκείνη άλλων ιών, και δεν αποκλείουν η μία την άλλη. Πρώτα απ’ όλα, οι επιστήμονες δεν έχουν εξετάσει πραγματικά τους άλλους αναπνευστικούς ιούς. Ενώ για τον SARS-CoV-2 έχουν αλληλουχηθεί περισσότερα από 7,5 εκατομμύρια γονιδιώματα, για καθέναν από τους τέσσερις εποχικούς κορονοϊούς έχουν αλληλουχηθεί μόλις μερικές εκατοντάδες ή δεκάδες.

Υπάρχει και μια ολόκληρη σειρά άλλων ιών που επίσης προκαλεί το κοινό κρυολόγημα, όπως οι ρινοϊοί, αδενοϊοί, παραϊνφλουένζα, αναπνευστικός συγκυτιακός ιός, μεταπνευμονοϊός κ.ο.κ. Και για αυτούς, η δειγματοληψία είναι ανεπαρκής. Υπάρχουν περισσότεροι από 100 τύποι ρινοϊών που μπορούν να μολύνουν τον άνθρωπο, αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πώς προέκυψε ή εξελίχθηκε αυτή η ποικιλομορφία με την πάροδο του χρόνου.

Δεύτερον, το γεγονός ότι ο κορονοϊός είναι ένας ιός RNA -ο οποίος αποκτά μεταλλάξεις πιο γρήγορα από έναν ιό DNA- τον κάνει να κινείται πολύ γρήγορα, εξηγεί η Κόμπι. Η ιλαρά χρειάζεται, κατά μέσο όρο, 11 ή 12 ημέρες μεταξύ της μόλυνσης ενός ατόμου και της μόλυνσης ενός άλλου ατόμου- ο κορονοϊός χρειάζεται μόνο 1,5 έως τρεις ημέρες.

Τρίτον, ο κορονοϊός είναι ένα νέο παθογόνο. Όποια και αν ήταν η εγγενής μεταδοτικότητά του SARS-CoV-2, κατάφερε να μολύνει ένα εντυπωσιακό ποσοστό του πληθυσμού του πλανήτη μέσα σε δύο χρόνια. Κάθε φορά που ο ιός μολύνει κάποιον, αντιγράφει τον εαυτό του δισεκατομμύρια φορές. Ορισμένα αντίγραφα που δημιουργούνται σε κάθε μόλυνση θα περιέχουν τυχαίες μεταλλάξεις, κάποιες από τις οποίες, θα είναι ακόμη και ωφέλιμες για τον ιό. Αλλά αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να δυσκολευτούν να κυριαρχήσουν στη σύντομη πορεία μιας τυπικής μόλυνσης από τον κορονοϊό.

«Χρειάζεται συνήθως αρκετός χρόνος για να φτάσει μια μετάλλαξη από το μηδέν ακόμη και στο 5-10% σε ένα μολυσμένο άτομο», λέει ο Άνταμ Λόρινγκ, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Αυτό το άτομο μεταδίδει στη συνέχεια μόνο έναν ελάχιστο αριθμό σωματιδίων του ιού στο επόμενο άτομο, οπότε το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ποικιλομορφίας χάνεται. Κάποιες από τις μεταλλάξεις μεταδίδονται και σταδιακά συσσωρεύονται σε μια γενεαλογική γραμμή.

Η παραλλαγή Δέλτα φαίνεται να έχει εξελιχθεί με αυτόν τον τρόπο. Η παρουσία του κορονοϊού θα μπορούσε επίσης να έχει προκαλέσει έναν ασυνήθιστο αριθμό χρόνιων λοιμώξεων, οι οποίες, σύμφωνα με τους ειδικούς, αποτελούν άλλη μια μεγάλη κινητήρια δύναμη της εξέλιξης των ιών. Σε μια λοίμωξη που διαρκεί εβδομάδες και μήνες, αυτές οι μεταλλάξεις του ιού έχουν χρόνο να κυριαρχήσουν και στη συνέχεια να μεταδοθούν. Έτσι μπορεί να προέκυψε και η παραλλαγή Άλφα.

Η προέλευση της Όμικρον είναι ακόμη άγνωστη. Μπορεί να εξελίχθηκε αποσπασματικά όπως η Δέλτα, αν και ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι οι πρόγονοί της θα είχαν βρεθεί μέσω της αλληλούχισης, αν συνέβαινε κάτι τέτοιο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες υπάρχουν και δύο άλλες πιθανότητες που να συνέβαλαν στην εμφάνιση της Όμικρον: μια χρόνια λοίμωξη σε κάποιον με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα ή μια δεξαμενή ζώων. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πιέσεις επιλογής μέσα σε έναν ανοσοκατεσταλμένο ασθενή ή σε έναν ζωικό πληθυσμό είναι ελαφρώς διαφορετικές από εκείνες σε έναν ιό που μεταδίδεται μεταξύ των ανθρώπων.

«Νομίζω ότι σταθήκαμε τυχεροί με την Όμικρον», λέει ο Σεργκέι Ποντ, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Temple. Το ίδιο σύνολο των μεταλλάξεων που κάνει την παραλλαγή τόσο μεταδοτική ακόμη και στους εμβολιασμένους ανθρώπους, μειώνει την μολυσματικότητά της. Βέβαια, δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι αυτό θα συμβαίνει πάντα. Η μολυσματικότητα του κορονοϊού είναι υποπροϊόν δύο άλλων παραγόντων: πόσο εγγενώς μεταδοτικός είναι και πόσο καλός είναι στο να παρακάμπτει την προηγούμενη ανοσία. Δεν έχει και τόσο μεγάλη σημασία πόσο θανατηφόρος είναι, αφού ο κορονοϊός συνήθως μεταδίδεται νωρίς σε μια λοίμωξη, πολύ πριν σκοτώσει τον ξενιστή του.

(AP Photo/Charles Krupa)

Στο τεράστιο προσαρμοστικό τοπίο, ο κορονοϊός μπορεί να ακολουθήσει πολλές και διαφορετικές διαδρομές είτε για να γίνει πιο μεταδοτικός, είτε για να παρακάμψει το ανοσοποιητικό σύστημα. Όταν ένας ιός πολλαπλασιάζεται πολύ γρήγορα, οι ασθενείς αποβάλλουν υψηλά επίπεδα αυτού. Αυτό φαίνεται ότι ισχύει για τη Δέλτα η οποία ήταν πιο ιογενής. Επιπλέον, ο ιός θα μπορούσε να αναπαράγεται κυρίως στη μύτη και το λαιμό, όπου μπορεί να μεταδοθεί ευκολότερα, παρά βαθιά στους πνεύμονες. Η Όμικρον που φαίνεται να το κάνει αυτό, είναι λιγότερο μολυσματική. Η επόμενη παραλλαγή θα μπορούσε να ακολουθήσει οποιαδήποτε από τις δύο επιλογές ή και να χαράξει μια εντελώς νέα πορεία.

Η Όμικρον δεν έχει απλώς πολλές μεταλλάξεις, αλλά και μερικές πραγματικά ασυνήθιστες. Δεκατρείς από τις μεταλλάξεις συγκεντρώνονται σε περιοχές όπου οι επιστήμονες δεν έχουν δει πολλές αλλαγές στο παρελθόν. Αυτό υποδηλώνει ότι οι μεταλλάξεις εκεί συνήθως καθιστούν τον ιό λιγότερο κατάλληλο και εξαλείφονται. Αλλά σύμφωνα με ένα προδημοσιευμένο άρθρο της ερευνητικής ομάδας του Ποντ, αυτές οι 13 μεμονωμένες αλλαγές μπορεί να είναι προσαρμοστικές όταν υπάρχουν όλες μαζί.

Μπορείτε να φανταστείτε, λέει ο Ποντ, έναν ιό που πιέζεται για να ξεφύγει από τα υπάρχοντα αντισώματα. Χάρη σε μια σειρά μεταλλάξεων, είναι λιγότερο αναγνωρίσιμος από τα αντισώματα, αλλά δυσκολεύεται να εισβάλλει στα κύτταρα. Σε ένα ελαφρώς διαφορετικό περιβάλλον στο εσωτερικό ενός ανοσοκατεσταλμένου ασθενούς ή μιας δεξαμενής ζώων, ο ιός θα μπορούσε να παραμείνει εκεί μέχρι να βρει ακριβώς τον κατάλληλο συνδυασμό μεταλλάξεων για να αντισταθμίσει τις προηγούμενες αλλαγές.

Στην Όμικρον, η διαδικασία αυτή αναδιαμόρφωσε βασικά τμήματα της πρωτεΐνης ακίδας, έτσι ώστε αφενός να γίνει λιγότερο αναγνωρίσιμος από τα υπάρχοντα αντισώματα και αφετέρου να βρει μια διαφορετική στρατηγική για να εισβάλλει στα κύτταρα. Ο κορονοϊός έχει κανονικά δύο τρόπους μόλυνσης των κυττάρων, είτε συγχωνεύεται απευθείας με αυτά, είτε εισέρχεται μέσω ενός ενδοσώματος, μίας φυσαλίδας.

Αυτή η παραλλαγή τυχαίνει να λειτουργεί λιγότερο καλά στα κύτταρα των πνευμόνων απ’ ό,τι στα κύτταρα της μύτης και του λαιμού. Για να παρακάμψει το ανοσοποιητικό σύστημα, ο ιός κατέληξε να αλλάξει μια από τις πιο βασικές λειτουργίες του.

Μήπως άλλα σύνολα μεταλλάξεων αλληλεπιδρούν με άγνωστους τρόπους για να αλλάξουν βασικές λειτουργίες του ιού; Οι επιστήμονες εκτιμούν πως υπάρχουν αν και δεν γνωρίζουν ακόμη ποιες είναι αυτές οι λειτουργίες.

«Η γρίπη και οι εποχικοί κορονοϊοί εξελίσσονται στον άνθρωπο εδώ και χρόνια και δεν έχουν σταματήσει να εξελίσσονται», δήλωσε ο Μπλουμ.

Υπάρχουν όρια στο πόσο εγγενώς μεταδοτικός μπορεί να γίνει ο ιός. Η ιλαρά, ο πιο μεταδοτικός γνωστός ιός, έχει R0 από 12 έως 18, σε σύγκριση με το R0 της Δέλτα που είναι 5. Το R0 της Όμικρον είναι ακόμη ασαφές, επειδή μεγάλο μέρος του πλεονεκτήματός της έναντι της Δέλτα φαίνεται να προέρχεται από την αποφυγή των αντισωμάτων και όχι από την εγγενή μεταδοτικότητά του. Καθώς όμως ο κορονοϊός βρίσκει όλο και λιγότερους μη ανοσοποιημένους ανθρώπους να μολύνει, η αποφυγή του ανοσοποιητικού συστήματος θα αποτελεί όλο και πιο σημαντικό περιορισμό στην εξέλιξή του. Ο ιός δεν θα ξεμείνει ποτέ από νέες στρατηγικές, επειδή το βέλτιστο πάντα μεταβάλλεται. Αυτό το κύμα της Όμικρον, για παράδειγμα, παράγει πολλή ανοσία ενάντια στη συγκεκριμένη παραλλαγή, γεγονός που την έχει αποδυναμώσει.

«Η επόμενη παραλλαγή είναι πιο πιθανό να μην είναι σαν την Όμικρον, ή θα είναι κάτι όσο το δυνατόν πιο αντιγονικά διαφορετικό από αυτή», λέει ο Άρης Κατζουράκης, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Αλλά με τι ακριβώς θα μοιάζει;

ΠΗΓΗ: The Atlantic

 

www.ertnews.gr

Μπορεί επίσης να σας αρέσει...

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.